【正文】 過設計監(jiān)督控制器，使對所有的，有?！∧：刂葡到y(tǒng)設計設二維模糊控制系統(tǒng)集合上的一個函數(shù)，其解析式形式未知。Shuliang Lei和Reza Langari采用了分級的思想，將，這4個狀態(tài)變量分成了兩個子系統(tǒng)，分別用了兩個模糊控制器進行控制，然后再通過設計一個更上層模糊控制器用來協(xié)調(diào)這兩個子系統(tǒng)之間的相互作用[20]。由于被控制量往往都是非電信號，比如：溫度、流量、壓力、濃度、濕度、速度、位移、加速度等等。模糊控制系統(tǒng)的組成[14]：模糊控制方法屬于計算機數(shù)字控制方法的一種，因此，模糊控制系統(tǒng)的主要組成部分類似于一般數(shù)控系統(tǒng)，其框圖如圖31所示。　單級倒立擺數(shù)學模型單級倒立擺小車系統(tǒng)如圖21所示，該系統(tǒng)由沿著導軌運動的小車以及通過轉(zhuǎn)軸固定在小車上面的擺桿組成。就目前而言，人們對倒立擺系統(tǒng)的建模一般采用以下兩種方法[14]：牛頓力學分析方法以及歐拉—拉格朗日原理。(3)不確定性：倒立擺系統(tǒng)的不確定性，主要是指我們建立系統(tǒng)數(shù)學模型的時候設置的一些參數(shù)上誤差，以及量測噪聲、機械傳動過程中的一些非線性因素導致的難以量化的部分。1966年Schaefer和cannon就應用bangbang控制理論，將一個曲軸穩(wěn)定于倒置位置，實現(xiàn)了單級倒立擺的穩(wěn)定控制。其基本思想是：隨著時間的更替，只有最適合的物種才能得以進化[12]。)，可有效地控制倒立擺系統(tǒng)，并且能跟蹤目標位置信號、響應速度快、系統(tǒng)超調(diào)量較小[8]，但這種方法的魯棒性較差不如基于遺傳算法所設計。(4)變結(jié)構控制：變結(jié)構控制系統(tǒng)的運動可以分為兩個階段，分別為能達階段和滑動階段。(1)常規(guī)PID控制：該方法是最早發(fā)展起來的一種控制方法，由于其算法簡單、魯棒性好、速度快、可靠性高等優(yōu)點，至今仍廣泛應用于工業(yè)過程控制中[1]。使我國稱為了世界上第一個成功完成四級倒立擺實驗的國家。在對倒立擺系統(tǒng)的控制過程中，它能有效地反映諸如可鎮(zhèn)定性、隨動性、魯棒性以及跟蹤等許多控制中關鍵性的問題，是檢驗各種控制理論的理想模型。圖11為集中倒立擺系統(tǒng)的，實物照片。(2)狀態(tài)反饋控制：狀態(tài)反饋的極點配置法便是眾多倒立擺控制方法中的一種最基本的策略。抖振和魯棒性是變結(jié)構控制方法的兩大基本特點，也是變結(jié)構控制系統(tǒng)中的一對主要矛盾。(7)模糊控制：在倒立擺系統(tǒng)的穩(wěn)定控制的眾多方法中，模糊控制方法無疑是其中一種比較優(yōu)秀的解決途徑，它的魯棒性較好[10]。由于本文所采用的倒立擺系統(tǒng)模型為單級倒立擺系統(tǒng)模型，所以通過對上述各種控制方法之間，優(yōu)缺點的比較，最終本文采用了模糊控制方法?！〉沽[系統(tǒng)特性分析倒立擺系統(tǒng)作為一種典型的機械電子系統(tǒng)，無論是那種類型的倒立擺系統(tǒng)它們都具有一下的幾種特性。(5)開環(huán)不穩(wěn)定系統(tǒng)：倒立擺系統(tǒng)擁有兩個平衡狀態(tài)，也就是豎直向下和豎直向上兩種平衡狀態(tài)。在建立系統(tǒng)數(shù)學模型時候所定義的坐標系、原點、及方向等，都應與實際當中的物理系統(tǒng)的方向一一對應。對小車和擺桿分別進行手受力析，經(jīng)過計算和推導過程最終得到單極倒立擺的動態(tài)方程如下[16]： （23） （24）3.　單級倒立擺的模糊控制方法模糊控制理論是建立在模糊集合論、模糊語言變量及模糊邏輯推理基礎上的一種計算機數(shù)字控制理論。在I／O接口裝置中，除我們所熟知的A／D，D／A轉(zhuǎn)換外，還必須包括電平轉(zhuǎn)換倒立擺系統(tǒng)模糊控制算法研究電路。規(guī)則庫數(shù)據(jù)庫知識庫推理機模糊化接口解模糊接口清晰量輸入量模糊量清晰量輸出量圖32　模糊控制器結(jié)構圖模糊控制器一般是可以靠軟件編程來實現(xiàn)的，實現(xiàn)模糊控制的一般步驟如下[14]：(1)確定模糊控制器的輸入變量和輸出變量；(2)設計模糊控制器的控制規(guī)則；(3)進行模糊化和去模糊化；(4)選擇模糊控制器的輸入變量及輸出變量的論域，并確定模糊控制器的參數(shù)(如量化因子、比例因子)；(5)編制模糊控制算法的應用程序；(6)合理選擇模糊控制算法的采樣時間；　模糊控制方法簡介倒立擺系統(tǒng)是一個復雜的、非線性的、不穩(wěn)定的高階系統(tǒng)。第一種方法是為模糊控制器選擇特殊的結(jié)構和參數(shù)，使帶有模糊控制器的閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定；第二種方法是設計模糊控制器時先不考慮穩(wěn)定性，而是將另一個非模糊控制器添加到模糊控制器上以滿足穩(wěn)定性需要。步驟二 ：組建條模糊集IFTHEN規(guī)則，滴i1i2 條規(guī)則表示為：IF is and is ，THEN is 其中， =1，2，…， =1，2，…，講模糊集的中心(用表示)選擇為 （31）步驟三 ：采用乘積推理機、單值模糊器和中心平均模糊器，根據(jù)條規(guī)則來構造模糊系統(tǒng)，具體的表示如下[16]： （32）　模糊監(jiān)督控制器設計考慮如下非線性系統(tǒng)： （33）其中，是系統(tǒng)輸出，為控制輸入，是系統(tǒng)狀態(tài)向量，f和g為未知非線性函數(shù)，并假設g0。由被控對象式（33）的表達式，可定義使閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定的理想控制器為 （37）其中，=使得多項式的所有根都在復平面的左半邊平面上?！atlab發(fā)展歷程其實matlab雛形是20世紀70年代，美國新墨西哥大學的一位叫做Cleve Moler計算機科學系的主任為了減輕他學生們在編程過程中的負擔，而用FORTRAN編寫出來的。其主要應用于控制設計、工程計算、圖像處理、信號處理與通訊、金融建模設計、信號檢測與分析等領域。在介紹倒立擺控制系統(tǒng)的仿真之前，需要先根據(jù)第三章給出的倒立擺的線性狀態(tài)方程，利用Simulink實現(xiàn)倒立擺系統(tǒng)模型，然后根據(jù)模糊控制倒立擺系統(tǒng)的方法實現(xiàn)倒立擺的系統(tǒng)仿真[24]。則由式（32）得模糊控制器為 根據(jù)隸屬函數(shù)設計程序，可得到隸屬函數(shù)圖，如圖52和圖53所示。并且倒立擺系統(tǒng)以其結(jié)構簡單，價格低廉的特點得到了很大